CC BY
28
4. Головин П.Н. Мучнисто-росяные грибы, паразитирующие на культурных и полезных диких растениях. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1960. - 266 с.
5. Горленко М.В. Фитопатология. - Л.: Колос, 1980. - 318 с.
Рекомендовано к печати д.б.н. Исиковым В.П.
ВНУТРИВИДОВАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ЭФИРНОГО МАСЛА HYSSOPUS OFFICINALIS L. ПРИ СЕМЕННОМ
РАЗМНОЖЕНИИ
А.Н.ШИБКО;
В.Д.РАБОТЯГОВ, доктор биологических наук;
Ю.В.АКСЕНОВ, кандидат биологических наук Никитский ботанический сад - Национальный научный центр
Введение
Род иссоп (Hyssopus L.) насчитывает около 15 видов и принадлежит к числу небольших в семействе Lamiaceae. Ареал рода широко распространен от Пиренейского полуострова до Гималаев в широтном направлении и от южных районов Норвегии до северного побережья Африки (Тунис, Марокко, Алжир) и приурочен к внетропическим и умеренным странам, преимущественно к их горным районам [1].
В качестве лекарственного растения иссоп известен, по крайней мере, со времен Гиппократа (около 460-377 гг. до н.э.), упоминавшего его в своих трудах. Трава иссопа включена в качестве официнального сырья в фармакопею Франции, Португалии, Румынии, Швеции и Германии [7]. Не менее широко применение травы иссопа в пищевой промышленности [3, 6]. Основное применение иссопа - получение эфирного масла. Эфирное масло иссопа используется как отдушка и фиксатор в косметике и парфюмерии (особенно восточного направления) [5]. Но в наши дни день культура иссопа незаслуженно забыта и его промышленное использование сильно ограничено. В связи с возрастающими потребностями в натуральном лекарственном сырье и эфирном масле возникает необходимость увеличения производства таких ценных комплексных культур, как иссоп. И выполнение этой задачи напрямую связано с выведением новых высокопродуктивных и генетически устойчивых сортов, содержащих высококачественное сырье. Селекции сортов иссопа лекарственного на содержание и качественный состав эфирного масла уделяется недостаточно внимания, особенно поверхностно изученными остаются вопросы внутривидовой изменчивости компонентного состава эфирного масла. Вместе с тем знание степени и закономерностей этой изменчивости имеет большое значение для направленного отбора ценных исходных форм для селекции.
Цель исследований - изучение внутривидовой изменчивости компонентного состава эфирного масла у семенного потомства иссопа лекарственного (Hyssopus officinalis L.) для дальнейшей селекции.
Объекты и методы исследования
Исследования проводились в течение трех лет (2007-2009 гг.) на производственной базе ООО «Фитосовхоз „Радуга"» (с. Лекарственное) Симферопольского района АР Крым, а также на базе лаборатории новых ароматических и лекарственных культур НБС-ННЦ.
Материалом для изучения послужили растения, полученные из семенного потомства иссопа лекарственного сортообразца №38285 (белоцветковая форма). Массовую долю эфирного масла определяли методом гидродистилляции по А.С.Гинз-бергу [2] на аппаратах Клевенджера из надземной массы сырья в фазе массового цветения. Компонентный состав эфирного масла исследовали на хроматографе Agilent Technology 6890N с масс-спектрометрическим детектором 5973N. Компоненты эфирных масел идентифицировали по результатам сравнения полученных в процессе хроматографирования масс-спектров химических веществ, входящих в исследуемые смеси, с данными библиотеки масс-спектров NIST02 (более 174 000 веществ) [8]. Данные подвергались статистической обработке с вычислением среднего арифметического значения, стандартного отклонения и коэффициента вариации при уровне достоверной вероятности р>0,95 [4].
Результаты и обсуждение
Изучение компонентного состава эфирного масла семенной популяции иссопа лекарственного показало, что внутривидовой состав эфирного масла из надземной массы сырья довольно разнообразен и состоит из следующих основных компонентов: пинокамфон, изопинокамфон, а- и Р-пинен, сабинен, мирцен, Р-фелландрен, линалоол, миртенол, метилэвгенол, элемол и другие. В составе масла обнаружено 60 терпеновых соединений, из них идентифицирован 41 терпеноид. Анализ эфирного масла (табл.) показал, что в семенном потомстве наблюдалась значительная изменчивость по составу эфирного масла. Основное число растений (70%) синтезировало пинокамфон, изопинокамфон, Р-пинен, сабинен, миртенол, элемол и в незначительных количествах все остальные компоненты.
Таблица
Содержание основных терпеноидов в составе эфирного масла __иссопа лекарственного_
Компонент Массовая доля компонента в эфирном масле, %
2007 г. 2008 г. 2009 г.
а-Р-пинен 6,20±2,10 4,97±1,60 5,20±1,60
сабинен 2,55±0,50 1,90±0,60 1,20±0,20
мирцен 0,72±0,20 0,80±0,10 0,85±0,10
Р-фелландрен 2,55±0,80 1,90±0,60 1,20±0,20
линалоол 1,47±0,50 1,45±0,30 0,40±0,10
а-Р туйон 0,37±0,10 0,46±0,10 0,43±0,08±
пинокамфон 22,90±5,80 14,60±2,70 32,70±4,70
изопинокамфон 39,70±7,40 52,70±4,50 25,90±3,90
а-терпинеол 0,51±0,10 0,60±0,10 0,81±0,20
миртенол 3,81±0,10 2,77±0,10 2,48±0,49
метилэвгенол 1,80±0,40 0,43±0,10 0,51±0,09
элемол 3,50±0,80 5,60±1,60 4,50±1,07
кариофиллен 1,33±0,50 1,13±0,30 1,63±0,38
спатуленол 2,14±0,50 1,84±0,40 1,09±0,10
кариофилленоксид 1,20±0,40 0,80±0,09 0,93±0,30
эвдесмол 2,50±0,60 3,70±0,70 3,90±0,90
Вторая группа растений (20%) накапливала пять основных терпеноидов: пинокамфон (до 60%), Р-пинен (до 6,2%), Р-фелландрен (до 6,8%), спатуленол (до 3,5%), миртенол (до 6,3%), кариофиллен (до 3,5%).
Наконец, третья группа растений (10%) иссопа лекарственного (особая группа) синтезировала: изопинокамфон (до 61,1%), Р-пинен (до 10,5%), элемол (до 19%), эвдесмол (до 7,6%). Особенностью растений этой группы является биосинтез сесквитерпенов (суммарно до 25%). У всех изученных растений состав эфирного масла в основном соответствует виду H. officinalis, меняется лишь количественное соотношение основных компонентов.
Содержание отдельных углеводородов в эфирном масле не превышало 1,5%, и лишь максимальное количество Р-пинена составило 10,5%. Все они имели нормальный тип распределения в области низких значений с одновершинной кривой и минимальным значением на уровне следов.
Распределение растений по массовой доле пинокамфона и изопинокамфона, основных доминантов эфирного масла иссопа лекарственного, следует отметить особо. Известно, что пинокамфон - бициклический терпеновый кетон и характеризуется наличием цис- и трансформ, находящихся в динамическом равновесии, что обусловливает неустойчивость констант природного пинокамфона, выделяемого из эфирного масла иссопа.
Исследованиями установлено, что распределение растений по массовой доле пинокамфона находится в области значений от 4,34 до 60,48%, с максимальным числом растений (35%) с содержанием пинокамфона (от 10 до 20%) и второй вершиной кривой в области значений от 30 до 40%. Остальные растения распределялись равномерно в интервале до 10% и с 20 до 30%. Однако со значительным разрывом в содержании пинокамфона обнаружено растение с максимальным биосинтезом пинокамфона (до 60,48%). Это позволяет говорить о наличии двух хемотипов у иссопа лекарственного со средним и высоким содержанием этого терпеноида в эфирном масле.
Аналогичная картина наблюдается в распределении растений с массовой долей изопинокамфона в эфирном масле. Кривая распределения растений по количеству изо-пинокамфона в эфирном масле имеет ярко выраженную двувершинность с максимумом растений (30%) в интервале (20-30%) и второй вершиной в области высоких значений изопинокамфона (от 50 до 60%) с числом растений 35%. Среди исследуемых растений выделена форма с довольно высоким биосинтезом изопинокамфона (до 61,12%), что позволяет использовать растение в качестве исходного материала для скрещивания.
Кривая распределения растений по биосинтезу в эфирном масле элемола имеет левую асимметрию с максимумом распределения в интервале (2-7%) средних значений для данного компонента, и лишь отдельные растения синтезируют до 19%. Следует заметить, что элемол - моноциклический сесквитерпеновый спирт - обладает приятным запахом и его присутствие облагораживает эфирное масло. Почти для всех минорных компонентов эфирного масла иссопа отмечено более низкое их содержание и узкий интервал варьирования. Во всех случаях гистограммы однородны и имели нормальный вид, характеризовались одновершинностью, в распределении отсутствовал второй максимум, то есть растения представляют собой один хемотип по содержанию вышеперечисленных терпеноидов.
Заметим, что наибольшей изменчивостью отличались следующие терпеновые соединения: Р-пинен, сабинен, мирцен, Р-фелландрен, кариофиллен, которые имели высокие коэффициенты варьирования.
В процессе исследования состава эфирного масла семенной популяции иссопа лекарственного удалось обнаружить уникальные хемотипы. Так, нами выделен метил-эвгенольный хемотип, содержащий 51,32% метилэвгенола, до 13,1% - изопинокамфона, до 6,77% - элемола. Обнаружен линалоольный хемотип со следующим составом эфирного масла: пинокамфон - 2,94%, изопинокамфон - 33,38%, линалоол - 34,88%, а также необычный хемотип с содержанием октакозана - 22,61%, изопинокамфона - 34,65%. В популяции выделен хемотип со следующим составом эфирного масла: пинокамфон -
4,34%, изопинокамфон - 7,77%, метилэвгенол - 2,25%, элемол - 10,39%, маноол - 21,7%, виридифлорол - 7,51% и другие.
Выраженный полихимизм и слабая сопряженность содержания отдельных компонентов эфирного масла раскрывает широкие возможности индивидуального отбора растений из семенной популяции H. officinalis. Для иссопа характерна высокая степень гетерогенности популяции растений. Такой тип изменчивости и взаимозависимости процессов биосинтеза отдельных терпеноидов сохраняется в семенном потомстве, что свидетельствует о генетической устойчивости вида и правомерности выделения его в качестве самостоятельной таксономической единицы рода Hissopus.
Выводы
Изучен компонентный состав эфирного масла H. officinalis, в составе которого обнаружено 60 терпеновых соединений, из которых идентифицировано 41. В семенной популяции выделено 4 хемотипа: пинокамфонный (60,48%), изопинокамфонный (61,12%), метилэвгенольный (51,32 %), линалоольный (34,88%).
Список литературы
1. Борисова А.Г. Род Иссоп - Hissopus L. // Флора СССР. - М.-Л.: Наука, 1954. - Т. 21. -С.448 -462.
2. Гинзберг А.С. Упрощенный способ определения количества эфирного масла в эфироносах // Химико-фармацевтическая промышленность. - 1932. - № 8-9. - С. 326-329.
3. Дудченко Л.Г., Козьяков А.С., Кривенко В.В. Пряно-ароматические и пряно-вкусовые растения. - К.: Наук. думка, 1989. - С 95-98.
4. Зайцев Г.Н. Методика биометрических расчетов. - М.: Наука, 1973. - 256 с.
5. Эфиромасличные и пряно-ароматические растения. Фито-, арома- и ароматотерапия / О.К. Либусь, В.Д. Работягов, С.П. Кутько, Л.А. Хлыпенко. - Симферополь, 2004. - С. 106113.
6. Пряно-ароматические растения СССР и их использование в пищевой промышленности. - М.: Пищепромиздат, 1963. - С. 95.
7. Изучение рода Hyssopus L. в условиях Южного берега Крыма / Л.А. Хлыпенко, Н.Н. Бакова, В.Д. Работягов, Ю.П. Щербакова, Б.А. Виноградов // Бюл. Никит. ботан. сада. -2004. - Вып. 90. - С. 59-63.
8. Jennings W., Shibamoto T. Qualitative analysis of flavor and fragrance volatiles by glass capillary gas chromatography. - Academic Press. - 1980. - № 4. - 380 р.
Рекомендовано к печати д.б.н., проф. Корженевским В.В.
АГРОЭКОЛОГИЯ
ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ МЕЛКОЗЕМА СУЛЬФИДНОЙ ГОРНОЙ ПОРОДЫ И ТЕХНОГЕННЫХ СУБСТРАТОВ ШАХТНЫХ ОТВАЛОВ
М.Л.НОВИЦКИЙ Никитский ботанический сад - Национальный научный центр
Введение
На 11 шахтах Западного Донбасса в плоских и конусных отвалах накоплено более 70 млн т фитотоксичных серосодержащих углистых и глинистых сланцев,
